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芯动力——硬件加速设计方法
第10次开课
开课时间: 2025年03月01日 ~ 2025年06月30日
学时安排: 2
进行至第4周,共18周 已有 369 人参加
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课程详情
课程评价(84)
spContent=第十轮课程即将于3月1日开课,欢迎同学们通过本门课程理解并掌握数字芯片或者FPGA前端设计基础知识。课程入选四川省一流线上课程!本课程也为“华为智能基座”支持课程! 欢迎关注我本人主页(www.dizhixiong.cn),汇总了《硬件加速设计方法》、《数字集成电路静态时序分析基础》课程所有资料(包括ppt、实验源代码、其他参考资料等),链接为:www.dizhixiong.cn。 也可以关注我的微信公众号“硬件加速与EDA”、B站与小红书“讲芯片的邸老师”。个人邮箱为zxdi@home.swjtu.edu.cn,欢迎邮件沟通! 祝学习顺利!
第十轮课程即将于3月1日开课,欢迎同学们通过本门课程理解并掌握数字芯片或者FPGA前端设计基础知识。课程入选四川省一流线上课程!本课程也为“华为智能基座”支持课程! 欢迎关注我本人主页(www.dizhixiong.cn),汇总了《硬件加速设计方法》、《数字集成电路静态时序分析基础》课程所有资料(包括ppt、实验源代码、其他参考资料等),链接为:www.dizhixiong.cn。 也可以关注我的微信公众号“硬件加速与EDA”、B站与小红书“讲芯片的邸老师”。个人邮箱为zxdi@home.swjtu.edu.cn,欢迎邮件沟通! 祝学习顺利!
—— 课程团队
课程概述

本课程的教学内容主要包括:

  1. VerilogHDL可综合设计。课程收获:如何避免常见的VerilogHDL代码误区,如何在考虑性能、面积、功耗、后端实现的情况下,编写高质量代码。 
  2. 同步电路设计与跨时钟域电路设计。课程收获:学会理解经典跨时钟域同步电路设计原理;理解和掌握异步FIFO“空”“满”设计原理,掌握FIFO深度计算方法;理解“异步复位、同步释放”的原理和方法;理解 “一段式”、“两段式”、“三段式”状态机电路结构。
  3. 逻辑综合DesignCompiler基本原理和方法。课程收获:掌握DesignCompiler使用流程,并理解DesignCompiler的约束;掌握Synopsys TCL语言的应用方法。
  4. 静态时序分析。课程收获:理解建立时间与保持时间的计算原理,掌握多时钟下数据路径的建立时间和保持时间的检查方法。
  5. FPGA硬件加速案例等。“FPGA硬件加速案例”采用了2018年全国大学生集成电路创新创业一等奖作品“基于Xilinx PYNQ FPGA的Softmax函数硬件加速设计”。
  6. “基于平头哥玄铁E902的SoC设计课程”(RV-SoC Design Methodology Based on T-Head E902),重点讲述开源RISC-V处理器玄铁E902与无剑100 架构、SoC集成、RTT移植等内容。课件与实验源代码见https://www.dizhixiong.cn/class5/。

若VerilogHDL基础较为薄弱,建议与第二章同步学习B站“讲芯片的邸老师”发布的“从电路设计的角度入门VerilogHDL”,网址:https://www.bilibili.com/video/BV1PS4y1s7XW?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=11e1c053bd139ab5a2798c3f31d057df


教师微信,欢迎对课程提出改进建议:

 

授课目标
  1. 如何避免常见的VerilogHDL代码误区,如何在考虑性能、面积、功耗、后端实现的情况下,编写高质量代码。 
  2. 学会理解经典跨时钟域同步电路设计原理;理解和掌握异步FIFO“空”“满”设计原理,掌握FIFO深度计算方法;理解“异步复位、同步释放”的原理和方法;理解 “一段式”、“两段式”、“三段式”状态机电路结构的异同,掌握状态机编写方法。
  3. 掌握DesignCompiler使用流程,并理解DesignCompiler的约束;掌握Synopsys TCL语言的应用方法。
  4. 理解建立时间与保持时间的计算原理,掌握多时钟下数据路径的建立时间和保持时间的检查方法。
  5. 基于给出的“FPGA硬件加速案例”的开源代码,理解并复现该作品。相关工程和代码已经在github开源。
  6. 掌握RISC-V处理器的FPGA移植。
课程大纲

第一章:概述

课程概述:说明本门课程的主要内容、各章节知识体系和主要参考书。

第一章 作业

第二章:高质量VerilogHDL描述方法

第二章(1):VerilogHDL可综合描述原则,常见语法描述对应的硬件电路结构

第二章(2):在RTL书写中如何考虑延迟、面积等

第二章(3):RTL设计指导原则。常见“面积换速度”的设计方法;流水线概述。

单元作业

第三章 同步电路与跨时钟域电路设计

第三章(1):亚稳态

第三章(2):单bit信号的跨时钟域传输电路、FIFO导言

第三章(3):FIFO-空满信号生成机制与深度设计方法

第三章(4):FIFO知识点总结

第三章(5):同步复位异步释放电路设计

第三章(6):状态机概述与分类

第三章(7):两段式与三段式状态机的电路设计结构与分析

第三章 作业

第四章 逻辑综合

第四章(1):逻辑综合概述和基本知识

第四章(2):标准单元工艺库中描述了哪些信息?

第四章(3):逻辑综合中如何施加时序约束

第四章(4):逻辑综合中如何施加环境约束

第四章(5):逻辑综合中优化电路的常用方法

第四章(6):掌握Synopsys TCL语言

第四章 作业

第五章 静态时序分析

第五章(1): 静态时序分析入门

第五章(2):静态时序分析工具如何检查register2register路径的建立时间

第五章(3):单周期路径的建立时间和保持时间检查方法

第五章(4):快慢时钟交互路径如何检查建立时间和保持时间

第五章(5):多时钟交互路径如何检查建立时间和保持时间

第五章 作业

第六章 FPGA硬件加速案例

第六章 FPGA硬件加速案例-人工智能算法中softmax函数的硬件加速设计

第六章 作业

第七章 基于平头哥E902处理器的SoC设计

(1)无剑100 SoC体系架构概述

(2)玄铁E902处理器与无剑100 SoC体系架构

(3)无剑100 SoC 异常与中断

(4)无剑100 SoC 开发工具介绍

(5) 基于NexysVideo板卡的FPGA实现和I/O LAB实验

(6) RT-Thread Nano移植

(7) 案例:无剑100SoC与softmax硬件加速IP的集成

第七章-作业

展开全部
预备知识
  1. 熟悉VerilogHDL基本语法
  2. 熟悉FPGA开发流程
  3. 具备数字电路基础知识
证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

第二章-VerilogHDL可综合设计

  1. SoC设计方法与实现(3).郭炜 等. 电子工业出版社.2017.第六章.
  2. 设计与验证. EDA先锋工作室. 人民邮电出版社. 第四章.
  3. Altera FPGA/CPLD设计(高级篇).EDA先锋工作室. 人民邮电出版社. 第一章
  4. 数字专用集成电路的设计与验证. 杨宗凯,黄建,杜旭 编著. 电子工业出版社. 2004.第五章.
  5. 数字IC设计:方法、技巧与实践. 唐杉,徐强,王莉薇 编著. 机械工业出版社. 2006.
  6. Clifford E. Cummings经典论文

第三章-同步电路设计与跨时钟域

  1. SoC设计方法与实现(3).郭炜 等. 电子工业出版社.2017.第七章.
  2. 设计与验证. EDA先锋工作室. 人民邮电出版社. 第六章.
  3. FPGA深度解析.   樊继明,陆锦宏 著. 北京航空航天大学出版社. 2015.第八章.

第四章-逻辑综合DesignCompiler

  1. Design Compiler User Guide
  2. 数字VLSI芯片设计:使用CadenceSynopsys CAD工具. (美)布鲁范德 著,周润德 译. 电子工业出版社. 2009.第九章.
  3. 综合与时序分析的设计约束:Synopsys设计约束(SDC)实用指南
  4. Sridhar GangadharanSanjayChur 著,韩德强 张丽艳 王宗侠等译 译. 机械工业出版社.2018.
  5. Tcl for Synopsys Tools.
  6. Design Compiler Optimization Reference Manual.
  7. Static Timing Analysis for Nanometer Designs: A Practical Approach. J. Bhasker, Rakesh Chadha. Springer. 2009. Chapter 3.

第五章-静态时序分析

  1. Static Timing Analysis for Nanometer Designs: A Practical Approach. J. Bhasker, Rakesh Chadha. Springer.2009. Chapter 8.
常见问题

西南交通大学
1 位授课老师
邸志雄

邸志雄

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